用于排氣組件的模塊化混合器的制造方法
【專利摘要】一種車輛排氣部件，包括：第一排氣部件、位于第一排氣部件的下游的第二排氣部件、以及將第一排氣部件的出口連接至第二排氣部件的入口的混合器。該混合器包括具有第一連接接口的第一殼體部分和具有第二連接接口的第二殼體部分。第一殼體部分附接至第一排氣部件的出口，第二殼體部分附接至第二排氣部件的入口。第一連接接口和第二連接接口能夠以多個不同連接取向中的一個連接取向彼此連接，使得第一排氣部件和第二排氣部件能夠相對于彼此以多個不同安裝取向中的任意安裝取向定位。
【專利說明】
用于排氣組件的模塊化混合器
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種車輛排氣系統，該車輛排氣系統包括可以在各種不同的排氣系統構型中使用的模塊化混合器。
【背景技術】
[0002]排氣系統將由發動機產生的熱廢氣引導通過各種排氣部件以減少排放并控制噪音。排氣系統包括被聯接在一起以將發動機的廢氣引導至外界環境中的諸如過濾器、柴油氧化催化器(D0C)、選擇性催化還原(SCR)催化器、消聲器、排氣尾管等部件。通常，利用混合器部件來使廢氣與經由噴射器引入到廢氣流中的流體充分混合。這種流體例如為用于燃料燃燒式燃燒器的燃料或用于SCR催化器的尿素。
[0003]這些部件根據車輛大小和/或車輛應用而以不同構型設置。在嚴苛的封裝約束下，通常難以將所有的排氣系統部件進行有效地布置。此外，各車輛構型具有不同的封裝外殼，這會要求配合部件之間針對各個不同構型具有略微不同的連接取向。這可能會不利地增加成本。
【發明內容】
[0004]在一個示例性實施方式中，車輛排氣部件組件包括第一排氣部件、位于第一排氣部件的下游的第二排氣部件、以及將第一排氣部件的出口連接至第二排氣部件的入口的混合器。該混合器包括具有第一連接接口的第一殼體部分和具有第二連接接口的第二殼體部分。第一殼體部分附接至第一排氣部件的出口，且第二殼體部分附接至第二排氣部件的入口。第一連接接口和第二連接接口能夠以多個不同連接取向中的一個連接取向彼此連接，從而使得第一排氣部件和第二排氣部件能夠相對于彼此以多個不同安裝取向中的任意安裝取向定位。
[0005]在根據以上實施方式的另一實施方式中，當在多個連接取向之間移動時，第一連接接口和第二連接接口中的一者相對于第一連接接口和第二連接接口中的另一者旋轉。
[0006]在根據以上實施方式中的任一者的另一實施方式中，第一連接接口和第二連接接口中的每一者包括由第一截面形狀限定的第一管狀延伸部分和由與第一截面形狀不同的第二截面形狀限定的聯接部分。
[0007]在根據以上實施方式中的任一者的另一實施方式中，第一截面形狀為多邊形，第二截面形狀為曲線圖形。
[0008]在根據以上實施方式中的任一者的另一實施方式中，第一排氣部件限定有沿著第一排氣部件的長度延伸的第一中心軸線，第二排氣部件限定有沿著第二排氣部件的長度延伸的第二中心軸線，并且其中，多個不同連接取向中的一個連接取向包括第一中心軸線與第二中心軸線平行的平行取向。
[0009]在根據以上實施方式中的任一者的另一實施方式中，多個不同連接取向中的另一連接取向包括第一中心軸線與第二中心軸線垂直的垂直取向。
[0010]在根據以上實施方式中的任一者的另一實施方式中，第一排氣部件和第二排氣部件中的一者包括催化器，而第一排氣部件和第二排氣部件中的另一者包括柴油微粒過濾器。
[0011]在根據以上實施方式中的任一者的另一實施方式中，噴射器安裝至第一殼體部分和第二殼體部分中的與柴油微粒過濾器的出口相鄰的一者。
[0012]在另一示例性實施方式中，組裝車輛排氣部件組件的方法包括下述步驟:將第一殼體部分連接至第一排氣部件的出口，將第二殼體部分連接至第二排氣部件的入口，從第一排氣部件與第二排氣部件的相對于彼此的多個安裝取向中選擇期望的安裝取向，使第一連接接口和第二連接接口中的一者相對于第一連接接口和第二連接接口中的另一者移動以使第一排氣部件和第二排氣部件以期望的安裝取向布置，以及將第一連接接口與第二連接接口彼此固定。
[0013]將從以下說明書和附圖最佳地理解本申請的這些特征及其他特征，以下是對附圖簡要的描述。
【附圖說明】
[0014]圖1示意性地圖示了排氣系統的一個示例。
[0015]圖2是處于一種安裝構型中的模塊化混合器的一個示例的示意圖。
[0016]圖3是處于另一安裝構型中的模塊化混合器的一個示例的示意圖。
[0017]圖4是處于另一安裝構型中的模塊化混合器的一個示例的示意圖。
[0018]圖5是處于另一安裝構型中的模塊化混合器的一個示例的示意圖。
[0019]圖6是處于另一安裝構型中的模塊化混合器的一個示例的示意圖。
[0020]圖7是圖2至圖6中的混合器的示意性側視圖。
[0021]圖8是圖7的混合器的俯視圖。
[0022]圖8A是沿著如圖8中所指示的A-A截取的截面圖。
[0023]圖SB是沿著如圖8中所指示的B-B截取的截面圖。
[0024]圖9是處于另一安裝構型中的模塊化混合器的一個示例的示意圖。
[0025]圖10是處于另一安裝構型中的模塊化混合器的一個示例的示意圖。
[0026]圖11是處于另一安裝構型中的模塊化混合器的一個示例的示意圖。
【具體實施方式】
[0027]圖1示出了車輛排氣系統10，該車輛排氣系統10如已知的那樣將由發動機12產生的熱廢氣引導穿過各種排氣部件14以減少排放并控制噪音。各種排氣部件14可以包括柴油氧化催化器(D0C)、選擇性催化還原(SCR)催化器、微粒過濾器、消聲器、排氣管等。這些部件14可以根據車輛的應用和可用的封裝空間而以各種不同的構型和組合進行安裝。發動機的廢氣穿過部件14并且經由排氣尾管16排出到大氣中。
[0028]在圖2中示出的一個示例中，排氣部件14包括第一排氣部件20和位于第一排氣部件20的下游的第二排氣部件22 ο第一排氣部件20包括入口 24和出口 26，該入口 24接收來自發動機12或另一上游排氣部件的廢氣。第二排氣部件22包括入口 28和出口 30，該入口 28位于第一排氣部件20的出口 26的下游。其他的部件14可以如已知的那樣定位在第一排氣部件20的上游和/或第二排氣部件22的下游。
[0029]混合器32將第一排氣部件20的出口 26連接至第二排氣部件22的入口 28。混合器32包括具有第一連接接口 36的第一殼體部分34和具有第二連接接口 40的第二殼體部分38。第一殼體部分34附接至第一排氣部件20的出口 26并且第二殼體部分38附接至第二排氣部件22的入口 28。第一連接接口 36和第二連接接口 40能夠以多個不同連接取向中的一個連接取向彼此連接，使得第一排氣部件20和第二排氣部件22可以相對于彼此以多個不同安裝取向中的任意安裝取向定位。
[0030]安裝取向可以因車輛大小和類型而變化。例如，較大型車輛可能具有比較小型車輛更多的可用封裝空間，較少的可用安裝空間使得在有限的可用空間中有效地安裝排氣部件更加困難。一旦從多個不同的可用安裝取向中選定所期望的安裝取向，第一連接接口 36和第二連接接口 40即相對于彼此設置成使第一排氣部件20和第二排氣部件22以期望的安裝取向布置。然后，第一連接接口 36與第二連接接口 40例如通過諸如熔焊、釬焊、緊固等各種方法中的任意一種彼此固定。
[0031]第一排氣部件20限定了沿著第一排氣部件20的長度延伸的第一中心軸線Al，并且第二排氣部件22限定了沿著第二排氣部件22的長度延伸的第二中心軸線A2。在圖2中示出的示例中，多個不同連接取向中的被選定的一個連接取向是第一中心軸線Al與第二中心軸線A2平行的平行取向。此外，第一排氣部件20和第二排氣部件22從混合器32的同一側向外延伸。
[0032]在圖3中示出的示例也是一種平行構型，但是第一排氣部件20從混合器32的一側向外延伸而第二排氣部件22從混合器32的相反側向外延伸。在這種構型中，第一排氣部件20和第二排氣部件22中的一者相對于另一者旋轉了 180度。第一中心軸線Al平行于第二中心軸線A2。
[0033]在圖4中示出的示例中，被選定的連接取向包括第一中心軸線Al與第二中心軸線A2垂直的垂直取向。在這種構型中，第一排氣部件20和第二排氣部件22中的一者相對于另一者旋轉了 90度。
[0034]圖5至圖6示出了第一軸線Al和第二軸線A2彼此平行的平行構型的其他示例。因此，通過簡單地使連接接口 36、40相對于彼此旋轉，就能夠使排氣部件20、22相對于彼此以無數多個不同安裝取向中的任意安裝取向定位。
[0035]在這些示例中，第一排氣部件20包括柴油微粒過濾器DPF，而第二排氣部件22包括選擇性催化還原(SCR)催化器。噴射器42安裝至混合器32以引入待通過混合器32與廢氣混合的流體，諸如例如尿素。在示出的示例中，噴射器42安裝至混合器32的與DPF的出口 26相鄰的第一殼體部分34;然而，噴射器42也可以根據系統需求和可用封裝空間而安裝在其他位置處。應當理解的是，盡管部件示出為DPF和SCR催化器，但是部件的其他組合可以經由混合器32彼此連接。
[0036]如圖7至圖8中所示，第一殼體部分34和第二殼體部分38各自包括底部表面50，該底部表面50具有繞底部表面50的外周緣54向外延伸的壁52。在該示例中，第一殼體部分34和第二殼體部分38各自包括碗狀部件，該碗狀部件限定混合器中心C并且具有開口端56，該開口端56構造成用于附接至第一排氣部件20和第二排氣部件22中的相應的一者。混合器32內部具有用于使廢氣與噴射出的流體混合的擋板或其他結構。應當理解的是，任何類型的混合器都可以用于將排氣部件連接在一起，并且混合器可以具有任何各種不同的形狀。
[0037]在示出的示例中，第一連接接口 36和第二連接接口 40包括相對于壁52切向延伸的軸向延伸部分58。照此，第一連接接口 36和第二連接接口 40各自包括徑向地偏離混合器中心C的軸向延伸部分58ο在一個示例中，第一連接接口 36和第二連接接口 40中的每一者包括由第一截面形狀60a(圖8A)限定的第一管狀延伸部分60和由與第一截面形狀60a不同的第二截面形狀62a(圖SB)限定的聯接部分62。在一個示例中，第一截面形狀60a為多邊形，第二截面形狀62a為曲線圖形。例如，第一截面形狀60a呈正方形或長方形從而形成正方形管狀部分或長方形管狀部分，而第二截面形狀62a呈圓形從而形成圓形聯接部分。通過針對每個殼體部分34、38設置曲線圖形的聯接部，使得一旦殼體部分34、38附接至相應的第一排氣部件20和第二排氣部件22，即可以通過使兩連接接口彼此旋轉而將兩排氣部件相對于彼此以各種不同的構型定向。一旦各部件處于期望的取向中，則將兩個聯接部分62固定在一起。
[0038]圖9至圖11示出了第一排氣部件20和第二排氣部件22的不同安裝構型的其他示例。這些示例進一步示出了針對殼體部分34、38中的每一者的不同連接接口 70 ο這種連接接口包括如由72指示的頸部或縮小部分，該頸部或縮小部分用以連接至另一殼體部分的對應頸部72。頸部的形狀可以包括各種形狀中的任意一種。
[0039]圖9示出了第二殼體部分34相對于第一殼體部分34旋轉了90度并使得第一中心軸線Al和第二中心軸線A2垂直但不相交的垂直構型。圖10示出了軸線A1、A2彼此間隔開且彼此平行的平行構型。圖11示出了與圖9類似的構型，但該構型包括使部件20、22之間的距離延長的管狀延伸部分80。
[0040]本發明使用了下述模塊化混合器設計:該模塊化混合器包括用以在兩個排氣部件之間提供增壓連接接口的第一殼體部分和第二殼體部分。每個殼體部分的連接接頭的使用允許多個時鐘位置。提供從多邊形至曲線圖形可變化的截面使得設計模塊化并且實現了在多個時鐘位置中的安裝。因此，模塊化的構型能適用于各種封裝而不會使混合性能有大的變化。
[0041]盡管已經公開了本發明的實施方式，但是本領域的普通技術人員將認識到某些改型將落入本發明的范圍之內。因此，應當研究隨附的權利要求以確定本發明的真正范圍和內容。
【主權項】
1.一種車輛排氣部件組件，包括: 第一排氣部件； 第二排氣部件，所述第二排氣部件位于所述第一排氣部件的下游；以及 混合器，所述混合器將所述第一排氣部件的出口連接至所述第二排氣部件的入口，所述混合器包括具有第一連接接口的第一殼體部分和具有第二連接接口的第二殼體部分，其中，所述第一殼體部分附接至所述第一排氣部件的所述出口，且所述第二殼體部分附接至所述第二排氣部件的所述入口，并且其中，所述第一連接接口和所述第二連接接口能夠以多個不同連接取向中的一個連接取向彼此連接，從而使得所述第一排氣部件和所述第二排氣部件能夠相對于彼此以多個不同安裝取向中的任意安裝取向定位。2.根據權利要求1所述的車輛排氣部件組件，其中，當在所述多個連接取向之間移動時，所述第一連接接口和所述第二連接接口中的一者相對于所述第一連接接口和所述第二連接接口中的另一者旋轉。3.根據權利要求1所述的車輛排氣部件組件，其中，所述第一連接接口和所述第二連接接口中的每一者包括由第一截面形狀限定的第一管狀延伸部分和由與所述第一截面形狀不同的第二截面形狀限定的聯接部分。4.根據權利要求3所述的車輛排氣部件組件，其中，所述第一截面形狀為多邊形，所述第二截面形狀為曲線圖形。5.根據權利要求1所述的車輛排氣部件組件，其中，所述第一殼體部分和所述第二殼體部分各自包括底部表面，繞所述底部表面的外周緣向外延伸有壁，并且其中，所述第一連接接口和所述第二連接接口包括相對于所述壁切向延伸的軸向延伸部分。6.根據權利要求1所述的車輛排氣部件組件，其中，所述第一排氣部件限定有沿著所述第一排氣部件的長度延伸的第一中心軸線，且所述第二排氣部件限定有沿著所述第二排氣部件的長度延伸的第二中心軸線，并且其中，所述多個不同連接取向中的一個連接取向包括所述第一中心軸線與所述第二中心軸線平行的平行取向。7.根據權利要求6所述的車輛排氣部件組件，其中，所述多個不同連接取向中的另一連接取向包括所述第一中心軸線與所述第二中心軸線垂直的垂直取向。8.根據權利要求1所述的車輛排氣部件組件，其中，所述第一排氣部件和所述第二排氣部件相對于彼此沿相反的方向從所述混合器延伸。9.根據權利要求1所述的車輛排氣部件組件，其中，所述第一排氣部件和所述第二排氣部件沿相同的方向從所述混合器延伸。10.根據權利要求1所述的車輛排氣部件組件，其中，所述第一排氣部件和所述第二排氣部件中的一者包括催化器，而所述第一排氣部件和所述第二排氣部件中的另一者包括柴油微粒過濾器。11.根據權利要求10所述的車輛排氣部件組件，包括噴射器，所述噴射器安裝至所述第一殼體部分和所述第二殼體部分中的與所述柴油微粒過濾器的出口相鄰的一者。12.根據權利要求1所述的車輛排氣部件組件，其中，所述第一殼體部分和所述第二殼體部分各自包括碗狀部件，所述碗狀部件限定混合器中心并且具有開口端，所述開口端構造成用于附接至所述第一排氣部件和所述第二排氣部件中的相應一者，并且其中，所述第一連接接口和所述第二連接接口各自包括徑向地偏離所述混合器中心的軸向延伸部分。13.根據權利要求12所述的車輛排氣部件組件，其中，所述軸向延伸部分包括過渡到大致呈圓形的聯接部分的正方形管或長方形管中的一者。14.一種組裝車輛排氣部件組件的方法，所述方法包括: (a)提供混合器，所述混合器包括具有第一連接接口的第一殼體部分和具有第二連接接口的第二殼體部分； (b)將所述第一殼體部分連接至第一排氣部件的出口； (c)將所述第二殼體部分連接至第二排氣部件的入口； (d)從所述第一排氣部件與所述第二排氣部件相對于彼此的多個安裝取向中選擇期望的安裝取向； (e)使所述第一連接接口和所述第二連接接口中的一者相對于所述第一連接接口和所述第二連接接口中的另一者移動，以將所述第一排氣部件和所述第二排氣部件以所述期望的安裝取向布置;以及 (f)將所述第一連接接口與所述第二連接接口彼此固定。15.根據權利要求14所述的方法，其中，步驟(e)還包括使所述第一連接接口和所述第二連接接口中的一者相對于所述第一連接接口和所述第二連接接口中的另一者旋轉。16.根據權利要求15所述的方法，其中，所述多個安裝取向中的一個安裝取向包括平行取向，并且其中，步驟(e)包括使所述第一連接接口和所述第二連接接口中的一者相對于所述第一連接接口和所述第二連接接口中的另一者旋轉而使得由所述第一排氣部件限定的中心軸線和由所述第二排氣部件限定的中心軸線彼此平行。17.根據權利要求14所述的方法，包括使所述第一連接接口和所述第二連接接口中的每一者形成為包括過渡到曲線圖形的管狀部分的多邊形的管狀部，并且其中，步驟(f)還包括將所述曲線圖形的管狀部分彼此連接。
【文檔編號】F01N3/021GK105899776SQ201480072892
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年1月10日
【發明人】克里斯·查普曼, 羅賓·維拉茨
【申請人】佛吉亞排放控制技術美國有限公司